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植物特異的遺伝子群による葉形態制御の分子メカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 12440214
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 遺伝
研究機関岡崎国立共同研究機構

研究代表者

塚谷 裕一  岡崎国立共同研究機構, 統合バイオサイエンスセンター, 助教授 (90260512)

研究分担者 堀口 吾朗  岡崎国立共同研究機構, 統合バイオサイエンスセンター, 助手 (70342847)
KIM Gyung-Tae  Okazaki National Research Institutes Ph.D. assistant
TSUKAYA Hirokazu  Okazaki National Research Institutes Ph.D.
キム キョンテ (金 ぎよん泰)  岡崎国立共同研究機構, 統合バイオサイエンスセンター, 助手 (00321844)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
15,400千円 (直接経費: 15,400千円)
2002年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2001年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2000年度: 7,800千円 (直接経費: 7,800千円)
キーワード植物特異的遺伝子 / 葉形態形成 / 発生遺伝学 / 分子遺伝学 / シロイヌナズナ / 極性 / 植物特異的遺伝子群 / 形態形成 / 葉形態 / 分子メカニズム / 遺伝子 / 細胞伸長
研究概要

植物特異的な葉形態形成遺伝子群の解析の結果、以下のような成果が得られた。
葉細胞の極性伸長制御系:横幅を制御するAN遺伝子をcloningした結果、CtBPのホモログをコードすること、しかも植物特異的なサブファミリーの一員であることが判明した(Kim et al.,2002)。酵母two hybrid系の実験から、ANはC端で自己相互作用することが判明した(Kim et al.,2002)。また、九大・仁田坂博士と熊本大・高野博士の協力で単離された、アサガオでのホモログIANとゼニゴケでのホモログMANは、シロイヌナズナan-1の表現型を部分的に相補した。したがって、植物特異的なサブファミリー間では、機能が保持されていると推定される。次に、an変異のもとでANの組織特異的・器官特異的発現を行ない、器官の形状を決定する組織間の相互作用を解析した。
一方、縦長を制御する植物特異的なチトクロムP450遺伝子、ROT3については、配列上最も類似したCYP90D1と共に、発現解析と光環境に対する応答性とについて解析を行なった。その結果rot3-1変異体は、あらゆる光に対する葉身・葉柄伸長反応が失われていることが判明した。また暗所での葉柄の伸長パターンと、CYP90D1プロモーターの発現パターンとの間に、一定の連関が認められた。さらに、それぞれの遺伝子産物がコードする酵素の代謝する生化学反応を、各種中間体の投与およびトランスジェニック植物の生化学的分析により、同定した。また光による葉の展開過程の制御を詳細に解析し、Phytochromeを介した葉の展開制御には軸極性が認められること、細胞伸長と細胞分裂とは、それぞれ異なる制御をうけていること、葉柄と葉身とでは、各種光に対する反応が異なること、等を明らかとした(Tsukaya et al.2002)。
葉身における細胞分裂の極性制御:植物に特異的な植物ホルモン、ブラシノステロイドによる葉の展開の促進効果について、その合成系の変異体を活用して詳細に解析した結果、ブラシノステロイドが細胞伸長のみならず、細胞分裂をも促進することが明からとなった(Nakaya et al.2002)。さらに葉の横幅方向への細胞数が減少した細葉の変異体、an3について、原因遺伝子のクローニングを行なった。

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (66件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (66件)

  • [文献書誌] Ha, C.-H., Kim, G.-T., Kim, B.-C., Jun, J.-H., Soh, M.-S., Ueno, Y., Machida, Y., Tsukaya, H., Nam, H.-G.: "The BLADE-ON-PETIOLE gene controls leaf pattern formation through regulation of meristematic activity"Development. 130. 161-172 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakaya, M., Tsukaya, H., Murakami, N., Kato, M.: "Brassinosteroids control the proliferation of the leaf cells in Arabidopsis thaliana"Plant Cell Physiol.. 43. 239-244 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kim, G.-T., Shoda, K., Tsuge, T., Cho, K.-H., Uchimiya, H., Yokoyama, R., Nishitani, K., Tsukaya, H.: "The ANGUSTIFOLIA gene of Arabidopsis, a plant CtBP gene, regulates leaf-cell expansion, the arrangement of cortical microtubules in leaf cells and expression of a gene involved in cell-wall formation"EMBO J.. 21. 1267-1279 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Iwakawa, H., Ueno, Y., Semiarti, E., Onouchi, H., Kojima, S., Tsukaya, H., Hasebe, M., Soma, T., Ikezaki, M., Machida, C., Machida, Y.: "The ASYMMETRIC LEAVES2 gene of Arabidopsis thaliana, required for formation of a symmetric flat leaf lamina, encodes a member of a novel family of proteins characterized by cysteine repeats and a leucine zipper"Plant Cell Physiol.. 43. 467-478 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Stoynova-Bakalova, E., Petrov, P., Tsukaya, H.: "Cell division and cell enlargement in isolated Cucurbita cotyledons grown in darkness and in light"J. Plant Res.. 115. 375-380 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsukaya, H., Kozuka, T., Kim, G.-T: "Genetic control of petiole length in Arabidopsis thaliana"Plant Cell Physiol.. 43. 1221-1228 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Semiarti, E., Ueno, Y., Tsukaya, H., Iwakawa H., Machida C., Machida, Y.: "The ASYMMETRIC LEAVES2 gene of Arabidopsis thaliana regulates formation of symmetric lamina, establishment of venation and repression of meristem-related homeobox genes in leaves"Development. 128. 1771-1783 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsukaya, H., Shoda, K., Kim, G.-T., Uchimiya, H.: "Heteroblasty in Arabidopsis thaliana (L.) Heynh."Planta. 210. 536-542 (2001)

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  • [文献書誌] 塚谷裕一(長田敏行編): "植物工学の基礎"東京化学同人. 37 (2002)

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  • [文献書誌] 石浦章一, 小林秀明, 塚谷裕一: "生物の小辞典"岩波書店. (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 塚谷裕一(島本功・岡田清孝編): "新版・モデル植物の実験プロトコール"秀潤社. 8 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 塚谷裕一(福田裕穂編): "植物生理学講座・第4巻・成長と分化"朝倉書店. 10 (2001)

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  • [文献書誌] 塚谷裕一(石川統編): "生物学入門"東京化学同人. 17 (2001)

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  • [文献書誌] 塚谷裕一(和田正一, 徳富哲, 長谷あきら, 長谷部光泰監修): "植物の光センシング"秀順社. 1 (2001)

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  • [文献書誌] 塚谷裕一(岡田清孝, 町田泰則, 松岡信監修): "新判・植物の形を決める分子機構"秀順社. 6 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 塚谷裕一, 町田千代子(岡田清孝, 町田泰則, 松岡信監修): "新判・植物の形を決める分子機構"秀順社. 13 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 塚谷裕一(岩槻邦男, 加藤雅啓編): "多様性の植物学・第3巻・植物の種---分化と進化"東大出版会. 27 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ha, C.-H., Kim, G.-T., Kim, B.-C., Jun, J.-H., Soh, M.-S., Ueno, Y., Machida, Y., Tsukaya, H. and Nam, H.-G.: "The BLADE-ON-PETIOLE gene controls leaf pattern formation through regulation of meristematic activity."Development. 130. 161-172 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nakaya, M., Tsukaya, H.r Murakami, N., and Kato, M.: "Brassinosteroids control the proliferation of the leaf cells in Arabidopsis thaliana."Plant Cel Physiol. 43. 239-244 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kim, G.-T., Shoda, K., Tsuge, T., Cho, K.H., Uchimiya, H., Yokoyama, R., Nishitani, K. and Tsnkaya. H.: "The ANGUSTIFOLIA gene of Arabidopsis, a plant CtBP gene, regulates leaf-cell expansion, the arrangement of cortical microtubules in leaf cells and expression of a gene involved in cell-wall formation."EMBO J.. 21. 1267-1279 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Iwakawa, H., Ueno, Y., Semiarti, E., Onouchi, H., Kojima, S., Tsukaya, H.. Hasebe, M., Soma, T., Ikezaki, M., Machida,C, and Machida, Y.: "The ASYMMETRIC LEAVES2 gene of Arabidopsis thaliana, required for formation of a symmetric fiat leaf lamina, encodes a member of a novel family of proteins characterized by cysteine repeats and a leucine zipper"Plant Cell Physiol.. 43. 467-478 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Stoynova-Bakalova, E., Petrov, P., and Tsukaya. H.: "Cell division and cell enlargement in isolated Cucurbita cotyledons grown in darkness and in light"J. Plant Res.. 115. 375-380 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsukaya. H.. Kozuka, T. and Kim, G.-T.: "Genetic control of petiole length in Arabidopsis thaliana"Plant Cell Physiol.. 43. 1221-1228 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Semiarti, E., Ueno, Y., Tsukaya, H., Iwakawa H., Machida C. and Machida, Y.: "The ASYMMETRIC LEAVES2 gene of Arabidopsis thaliana regulates formation of symmetric lamina, establishment of venation and repression of meristemrelated homeobox genes in leaves"Development. 128. 1771-1783 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsukaya. H., Shoda, K., Kim, G.-T. and Uchimiya,H.: "Heteroblasty in Arabidopsis thaliana (L.) Heynh"Planta. 210. 536-542 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsukaya, H.: "Organ shape and size : a lesson from studies of leaf morphogenesis"Curr. Opin. Plant Biol.. 6. 57-62 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsukaya, H.: "Interpretation of mutants in leaf morphology : genetic evidence for a compensatory system in leaf morphogenesis that provides a new link between Cell and Organismal theory"Int. Rev. Cytol.. 217. 1-39 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsukaya. H.: "The Leaf Index : Heteroblasty, Natural Variation, and the Genetic Control of Polar Processes of Leaf Expansion"Plant Cell Physiol. 43. 372-378 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kim, G.-T. and Tsukaya, H.: "Regulation of the Biosynthesis of Plant Hormones by Cytochrome P450s"J. Plant Res.. 115. 169-177 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Dengler, N. and Tsukaya, H.: "Leaf morphogenesis in dicotyledons : current issues"Int. J. Plant Sci.. 162. 459-464 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsukaya, H.: "The role of meristematic activities in the formation of leaf blades"J. Plant Res.. 113. 119-126 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsukaya. H., eds. C.R. Somerville and E.M.: "Leaf Development, in Arabidopsis Book"The Meyerowitz, American Society of Plant Biologists, doi/10.1199/tab.0072, http://www.aspb.org/downloads/arabidopsis/tsukaya.pdf. (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ha, C.-H., Kim, G.-T., Kim, B.-C., Jun, J.-H., Soh, M.-S., Ueno, Y., Machida, Y., Tsukaya, H., Nam, H.-G.: "THE BLADE-ON-PETIOLE gene controls leaf pattern formation through regulation of meristematic activity"Development. 130. 161-172 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Nakaya, M., Tsukaya, H., Murakami, N., Kato, M.: "Brassinosteroids control the proliferation of the leaf cells in Arabidopsis thaliana"Plant Cel Physiol.. 43. 239-244 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Kim, G.-T., Shoda, K., Tsuga, T., Cho, K.-H., Uchimiya, H., Yokoyama, R., Nishitani, K., Tsukaya, H.: "The ANGUSTIFOLIA gene of Arabidopsis, a plant CtBP gene, regulates leaf-cell expansion, the arrangement of corticalmicrotubules in leaf cells and expression of a gene involved in cell-wall formation"EMBO J.. 21. 1267-1279 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Iwakawa, H., Ueno, Y., Semiarti, E., Onouchi, H., Kojima, S., Tsukaya, H., Hasebe, M., Soma, T., Ikezaki, M., Machida, C., Machida, Y.: "The ASYMMETRIC LEAVES2 gene of Arabidopsis thaliana, required for formation of a symmetric flat leaf lamina, encodes a member of a novel family of proteins characterized Boyysteine repeats and aleucine zipper"Plant Cell Physiol. 43. 467-478 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tsukaya, H.: "Organ shape and size"Curr. Opin. Plant Biol.. 6. 57-62 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tsukaya, H.: "Interpretation of mutants in leaf morphology : genetic evidence for a compensatory system in leaf morphogenesis that provides a new link between Cell and Organismal theory"Int. Rev. Cytol. 217. 1-39 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tsukaya, H.: "Leaf Development"The Arabidopsis Book, eds. C.R. Somervilleand E.M. Meyerowitz, American Society of Plant Biologists, Rockville, MD, http://www.aspb.org/downloads/arabidopsis/tsukaya.pdf. Web. (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tsukaya, H.: "The Leaf Index : Heteroblasty, Natural Variation, and the Genetic Control of Polar Processes of Leaf Expansion"Plant Cell Physiol. 43. 372-378 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 塚谷裕一: "葉の形成-葉の長さ、幅、大きさを決める遺伝子制御"蛋白質核酸酵素. 47. 1576-1580 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 塚谷裕一: "横幅を決める形態形成遺伝子・ANとCtBP"Medical Science Digest. 28. 4-5 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Tsukaya, H.: "Himalayan Botany in the Twentieth and Twenty-first Centuries"Molecular mechanisms related to the evolution of leaf shape, with a special emphasis on leaf index. In Himalayan Botany in the Twentieth and Twenty-first Centuries. 212 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 塚谷裕一: "植物工学の基礎"第5章「モデル植物としてのシロイヌナズナ」第6章「イネゲノムプロジェクト」. 208(152-179, 180-190) (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Kim, G.-T., Shoda, K., Tsuge, T., Cho, K.-H., Uchimiya, H..Yokoyama, R., Nishitani, K., Tsukaya, H.: "The ANGUSTIFOLIA gene of Arabidopsis, a plant CIBP gene, regulates leaf-cell expansion, the arrangement of cortical microtubules in leaf cells and expression of a gene involved in cell-wall formation"EMBO J.. 21・4. (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Tsukaya, H.: "Optical and anatomical characteristics of bracts from the Chinese "Glasshouse" plant, Rheum alexandrae Batalin (Polygonaceae), in Yunnan, China"J. Plant Res.. 115. 59-64 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Nakaya, M., Tsukaya, H., Murakami, N., Kato, M.: "Brassinosteroids control the proliferation of the leaf cells in Arabidopsis thaliana"Plant Cel Physiol.. 43. 239-244 (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kuwabara, A., Tsukaya, H., Nagata, T.: "Identification of factors that cause heterophylly in Ludwigia arcuata Walt. (Onagraceae)"Plant Biology. 3. 98-105 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Semiarti, E., Ueno, Y., Tsukaya, H., Iwakawa H., Machida C., Machida, Y.: "The ASYMMETRIC LEAVES2 gene of Arabidopsis thaliana regulates formation of symmetric lamina, establishment of venation and repression of meristem-related homeobox genes in leaves"Development. 128. 1771-1783 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Tsukaya, H., Tsuge, T.: "Morphological adaptation of inflorescences in plants that bloom at low temperatures in early spring : the convergent evolution of "downy plants""Plant Biology. 3. 536-543 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Tsukaya, H: "Interpretation of mutants in leaf morphology : genetic evidence for a compensatory system in leaf morphogenesis that provides a new link between Cell and Organismal theory"Int. Rev. Cytol.. 217(in press). (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Dengler, N., Tsukaya, H: "Leaf morphogenesis in dicotyledons : current issues"Int. J. Plant Sci.. 162. 459-464 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 塚谷裕一: "「植物の発生メカニズム…後生動物の発生とどれだけ違うのか」"蛋白質核酸酵素. 46. 1332-1339 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Tsukaya, H.: "Himalayan Botany in the Twentieth and Twenty-first Centuries"The society of Himalayan Botany Tokyo. 152-154 (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 塚谷裕一: "生物の形の多様性と進化"裳華房(印刷中).

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 石浦章一, 小林秀明, 塚谷裕一: "生物の小辞典"岩波書店. (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 塚谷裕一: "新版・モデル植物の実験プロトコール"秀潤社. 41-42, 219-226 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 塚谷裕一: "植物生理学講座・第4巻・成長と分化"朝倉書店. 134-144 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 塚谷裕一: "生物学入門"東京化学同人. 283 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 塚谷裕一, 長谷あきら: "植物の光センシング"秀順社. 85-86 (2001)

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  • [文献書誌] Kuwahara,A.,Tsukaya,H.,and Nagata,T.: "Heterophylly in Ludwigia arcuata (Onagraceae) ; the role of ethylene an changing leaf morphology."Plant Biology. (in press). (2001)

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  • [文献書誌] Semiarts,E.,Ueno,Y.,Tsukega,H.,Iwakawa,H.,Machida,C.& Machida.Y.: "The ASYMMETRIC LEAVES2 gene of Arabidopsis theliana regulates establishment of the midvein as the axis of leaf symmetry and repression of menisten related homeofox genes in the leaf"Development. (in press). (2001)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Tsukaya.H.,Shoda,K.,Kim,G.-T,and Uclvimiya,H.: "Heteroplasty in Arabidopsis theliana (L.) Heyvh."Planta. 210. 536-542 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Tsukaya,H.: "The role of menistematic activities in the formation of leaf blades."J.Plant Res.. 113. 119-126 (2000)

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  • [文献書誌] 塚谷裕一: "多様性の植物・3・植物の種-分化と進化(加藤雅啓 編)"東京大学出版会. 25-52 (2000)

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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